JPH10502777A - 航空無線電話通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の航空無線通信システムにより、航空無線が地上ベースのセルラ無線電話システムと通信できるようになる。本発明により、地上ベースのセルラ無線電話システムが航空無線電話機の位置の追跡を維持し、地上ベースのセルラ無線電話システムからの通話が受信された時に航空無線電話機をページ呼出しすることもできるようになる。地上基地局は、航空セルを形成する上向放射アンテナと接続される。無線機を有する航空機が航空セルを通って飛行する時、航空機中継機が基地局からの信号を受信し、それらを無線機に中継する。無線機が信号を送信している場合、中継機は航空セルを通じてこれらの信号を基地局に送信する。飛行機がセルからセルへと移動すると、無線機が次のセルにハンドオフされ、地上との通信が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】 航空無線電話通信システム 発明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は通信の分野に関する。特に、本発明は航空機と地上ベースの局との間 のセルラ無線電話通信に関する。 ＩＩ．関連技術の説明 現在の通信技術により、相応の装備がなされた航空機から世界中のどこへでも 、航空機の乗客が電話通話することができる。小さな一般的な航空タイプの航空 機とともに大きなエアーラインタイプの航空機に無線電話装置を装備することが できる。 無線電話の会話は一般的に、最初に、通話に対する支払いためのクレジットカ ード情報ともに、呼び出されるべき電話番号を入力することによりなされる。そ して無線電話機が、地上のセルとしても知られている７０〜８０の無線電話基地 局の一つに接続される。無線電話機が接続するセルは、通話が開始された時に航 空機が最も近い基地局に依存している。公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）にそれぞれ 接続されているセルは、アメリカ大陸のほとんどをカバーするので、ほとんどど こにいる航空機からでも電話通話を開始できる。 しかしながら、航空無線電話機は数多くの問題を経験する。第１に、航空機ベ ースの無線電話機は地上ベースのシステムに登録しない。したがって地上ベース のシステムは、航空無線電話機の位置が分からない。これは航空無線電話機が通 話を開始する制限となる。すなわち地上ベースのシステムが通話をどこへ向けて 送ればよいか分からないので、航空無線電話機は通話を受けることができない。 別の問題は、無線電話機がセルの縁に到達した時に地上ベースのセルラ無線電 話システムで実行されるようなセル間のハンドオフを航空無線電話システムは実 行しないことである。これは、航空機がセルのカバー領域の制限に達した時に航 空無線電話機からの通話が失われる結果になる。地上ベースのセルラ無線電話シ ステムと両立性がある航空無線電話システムに対する結果的な必要性がある。い いかえると、地上から開始された電話機通話が航空無線電話機により受信される とともに、航空機がセルのカバー範囲の縁に到達した時に航空無線電話機からの 通話が次のセルにハンドオフされる航空無線電話システムが必要とされている。 発明の要約 本発明のシステムは、地上ベースのサブシステムと航空機ベースのサブシステ ムを有する航空通信システムを含んでいる。航空機ベースのサブシステムは、無 線信号を送信および受信する航空無線機と、航空無線機からの無線信号を地上ベ ースのサブシステムへ中継する航空無線中継機とを含んでいる。航空無線中継機 はまた、地上ベースのサブシステムからの無線信号を航空無線機へ中継する。地 上ベースのサブシステムは、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）から発生した信号を送 信し、中継された無線信号を受信するために、公衆電話交換網に結合されている 基地局を含んでいる。基地局は、無線信号を送受信するために、少なくとも一つ の上向放射アンテナを備えている。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の航空無線電話通信システムを示している。 図２は、本発明の航空機ベースのサブシステムを示している。 図３は、本発明のプロセスのフローチャートを示している。 図４は、本発明の別の実施例のブロック図を示している。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の航空無線電話通信システムが図１に図示されている。このシステムは ２つのサブシステム、すなわち地上ベースのサブシステム（１０５）および航空 機ベースのサブシステム（１２５）から構成されている。 地上ベースのサブシステム（１０５）は、好ましい実施例では、コード分割多 元接続（ＣＤＭＡ）セルラ無線電話システムである。別の実施例は、時分割多元 接続システムを使用する。また別の実施例は、現在最新の移動電話システム（Ａ ＭＰＳ）を使用する。一般的なＣＤＭＡ無線電話システムは、クゥアルコム・イ ンクに譲受されたギルハウゼン氏らの米国特許第4,901,307 号にかなり詳細に論 じられている。 地上ベースの無線電話システムは、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）（１１０）に 結合されている移動体スイッチングセンタ（１１５）に結合されている、セルサ イトとしても知られている基地局（１２０）から構成されている。基地局（１２ ０）は、移動無線電話機と通信し、無線電話機からの信号を移動体スイッチング センタ（１１５）へスイッチングする。基地局（１２０）は、無線電話機に適切 なチャネルも提供し、基地局との通信を可能にしている。移動体スイッチングセ ンタ（１１５）は、基地局（１２０）からの信号をＰＳＴＮ（１１０）へスイッ チングし、またこの逆も行う。 各基地局（１２０）は、ＣＤＭＡ無線電話信号を受信および放射するアンテナ （１５０）と結合される。好ましい実施例では、アンテナ（１５０）は、当業者 によく知られている一般的なセルサイトアンテナと同一である。別の実施例は、 上向きに放射するアンテナを使用する。この上向き放射は地上より高められたセ ルを形成し、これにより、地上の移動無線電話機が地上セルを通じて移動するの と同じ方法で、高められたセルを通じて航空無線電話機が移動できるようになる 。このタイプの高められたセルを形成するアンテナは、技術的によく知られてい る一般的な指向性アンテナである。 本発明の航空機ベースのサブシステムの図が図２に示されている。このサブシ ステムは、ＣＤＭＡタイプの無線電話機（２０５）を使用して、航空機に配置さ れアンテナを備えた無線電話信号中継機（２１０）と通信する。好ましい実施例 では、中継機（２１０）は、中継機に通信される信号の利得を増加させる増幅器 も備えている。 中継機（２１０）は、航空機内の個々の無線電話機（２０５）からの信号を受 信し、航空機の外側に装備されているアンテナ（２１５）にそれらを中継する。 外側のアンテナ（２１５）は、信号を地上の基地局に中継する。このサブシステ ムは、小型航空機の場合には単一の無線電話機を、エアーラインサイズの航空機 の場合には複数の無線電話機を備えていてもよい。 航空機サブシステムは逆方向でも機能する。ＰＳＴＮから地上の基地局への電 話通話は、これを航空機に装備された中継機（２１０）に中継する外部アンテナ （２１５）に送られる。中継機のアンテナは、その信号を航空機中の適切な無線 電話機（２０５）に通信する。無線電話機（２０５）は、ギルハウゼン氏らの特 許および電話通信工業協会および電子工業協会の仮標準９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ／ ＩＳ−９５）に記載されているプロセスによりどの信号が復号されるべきである かを決定する。 別の実施例では、無線電話信号中継機は、航空機上の無線電話機を登録する能 力を備えた航空機基地局により置換される。航空機基地局は、無線電話機を地上 ベースのサブシステムに登録する。この航空機基地局は、その地上ベースの対応 するものと同じ機能を備えているが、地上ベースの局の数千もの無線電話機を取 り扱う必要がないので非常に小さい。 本発明の航空通信システムは、ギルハウゼン氏らの特許で論じられている地上 ベースのＣＤＭＡ無線電話システムと同様な方法で動作する。この動作のフロー チャートは図３に示されている。 航空機の中継機が再近接セルサイトに無線電話機を登録することによりプロセ スが始まる（３０１）。地上の無線電話機が地上ベースの無線電話システムに登 録するのと同じ方法でこれはなされる。すなわち中継機は最強のパイロット信号 を探し、そのセルに登録する。この登録プロセスは、基地局へ送信される無線電 話機の番号および電子シリアル番号を含んでいる。登録プロセスは、クゥアルコ ム・インクに譲受されたテッドマン氏の米国特許第5,289,527 号にかなり詳細に 説明されている。 無線電話機または地上ベースの陸上通信電話システムは、通話を開始すること ができる（３１０）。無線電話機からの通話は、航空機の中継機により受信され 、地上基地局に送信される前に増幅される（３２０）。その後地上基地局は、そ の通話を移動体スイッチングセンタに送り、移動体スイッチングセンタはその通 話をＰＳＴＮにルーティングし、そしてＰＳＴＮでは、呼出された電話番号にそ の通話が接続される（３２５）。 ＰＳＴＮから航空無線電話機への信号は、無線電話機により開始された通話と は反対にルーティングされる。移動体スイッチングセンタは、その通話を無線電 話機が登録されている基地局にスイッチングする。そして基地局は、その信号を 航空機外部アンテナに送信し（３２５）、航空機外部アンテナはその信号を航空 機の中継機に中継する（３２０）。中継機は信号を増幅し、増幅信号を航空機中 の無線電話機に送信する。 本発明は、地上の電話機または無線電話機が航空無線電話機と交信できるよう にもする。中継機が航空無線電話機を適切な地上基地局に登録しているので、移 動体スイッチングセンタには、どの基地局に通話がルーティングされるべきかが 分かっている。一旦通話が適切な基地局にルーティングされると、通話は航空機 の中継機に送信され、航空機の中継機はその通話を増幅して、それを航空機上の 無線電話機に送信する。その後、先に論じたように、無線電話機はどの信号が復 号されるべきかを決定する。 本発明の他の利益はハンドオフ能力である。一旦航空機が現在のセルサイトの 縁に到達すると、無線電話機はテッドマン氏の特許に説明されているハンドオフ プロセスを開始する。地上基地局からの信号は航空機サブシステムの外部アンテ ナにより受信され、無線電話機に中継される。これにより、無線電話機が次のセ ルの最強パイロット信号を探し、その基地局に登録できるようになる。ハンドオ フが必要とされる点までパイロット信号の品質が低下した時における決定要因は 、パイロット信号がいつ予め定められた量に落ちるかである。この量はシステム ごとに異なっており、システム性能を最適化するように設定される。 他の実施例では、航空機の中継機は、航空機上の無線電話機を登録する基地局 タイプユニットに置換される。航空機基地局のブロックは図４に示されている。 一旦無線電話機が航空機基地局に登録されると、航空機基地局は地上基地局から の最強パイロット信号を探し、その基地局に登録する。 図４を参照すると、航空機基地局は、無線電話機と基地局との間のリンクであ る多数の基地局トランシーバ（４１０）から構成されている。ＣＤＭＡ相互接続 サブシステム（４１５）は、トランシーバ（４１０）と基地局の残りのものとの 間の信号をルーティングする。通話制御プロセッサ（４２０）は、無線電話機と の信号送信を制御し、すべての通話処理を制御し、基地局リソースを割り当てる 。 時間および周波数ユニット（４３０）は、基地局に対して時間および周波数信号 を供給する。基地局管理装置（４３５）は、基地局の初期設定、構成、性能管理 を実行する。最後に、セレクタバンクサブシステム（４４０）は、地上基地局と 無線電話機との間のデータを処理およびフォーマットする。セレクタバンクサブ システム（４４０）は、航空機外部アンテナ（２１５）に接続され、無線電話信 号を受信および放射する。 航空機基地局を使用する他の実施例は、異なる構成部品および異なる特徴を備 えていてもよい。単に、無線電話機を登録し、この登録を地上基地局に中継する 基地局も本発明の技術的範囲内に入る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地上ベースのサブシステムと航空機ベースのサブシステムとを備えた航空通 信システムにおいて、 前記航空機ベースのサブシステム中の、無線信号を送受信する航空無線機と、 前記航空無線機からの無線信号を前記地上ベースのサブシステムに中継し、前 記地上ベースのサブシステムからの無線信号を前記航空無線機に中継する航空無 線中継機と、 公衆電話交換網に結合され、無線信号を送受信する少なくとも一つの上向き放 射アンテナを有し、前記公衆電話交換網から発生した信号を送信し、中継された 無線信号を受信する地上ベースのサブシステム基地局とを具備することを特徴と する航空通信システム。 ２．前記航空無線中継機は、前記地上ベースのサブシステム基地局に前記航空無 線機を登録する能力を備えていることを特徴とする請求項１記載の航空通信シス テム。 ３．地上ベースのコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線電話サブシステムと航空 機ベースのサブシステムとを備えた航空通信システムにおいて、 前記航空機ベースのサブシステム中の、ＣＤＭＡ信号を送受信する航空無線電 話機と、 前記航空無線電話機を前記地上ベースのＣＤＭＡ無線電話サブシステムに登録 し、前記航空無線電話機からのＣＤＭＡ無線信号を前記地上ベースのＣＤＭＡ無 線電話サブシステムに中継し、前記地上ベースのＣＤＭＡ無線電話サブシステム からのＣＤＭＡ無線信号を前記航空無線電話機に中継する航空機基地局と、 公衆電話交換網に結合され、無線信号を送受信する複数の上向き放射アンテナ を有し、前記公衆電話交換網から発生した信号を送信し、中継されたＣＤＭＡ無 線信号を受信する，前記地上ベースのＣＤＭＡ無線電話サブシステム中のＣＤＭ Ａ基地局とを具備することを特徴とする航空通信システム。 ４．前記複数の上向き放射アンテナは、地上レベルのＣＤＭＡ無線信号の放射を 実質的に除外していることを特徴とする請求項３記載の航空通信システム。 ５．コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線電話信号を送受信する能力を備えた航 空無線電話機と、 公衆電話交換網に結合され、受信されたＣＤＭＡ無線電話信号を前記公衆電話 交換網に結合し、前記航空無線電話機に送信するために公衆電話交換網信号をＣ ＤＭＡ無線電話信号に変換する複数の基地局と、 それぞれ前記複数の基地局の一つ基地局に結合され、ＣＤＭＡ無線電話信号を 受信および放射し、地上レベルのＣＤＭＡ無線電話信号の放射を実質的に除外し ている複数の上向き放射アンテナとを具備することを特徴とする航空無線電話シ ステム。